初杰中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院

稠油黏度與溫度之間的相關(guān)性

初杰中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院

根據(jù)國內(nèi)某油田24口稠油井的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制各井在不同溫度下原油黏度與含水量的關(guān)系曲線及不同含水量下的原油黏溫關(guān)系曲線。測定了5—11井的不同溫度下對應(yīng)的原油黏度，并利用黏溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸出相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系方程。計(jì)算結(jié)果表明，相應(yīng)點(diǎn)的黏度數(shù)據(jù)相對誤差很小，平均值為2.927 6%。通過測定某稠油油田24口井的原油黏度、溫度、含水率數(shù)據(jù)并進(jìn)行回歸分析，得到了通用回歸方程，用于計(jì)算某稠油油田相應(yīng)井在不同溫度和含水量下的黏度，其結(jié)果相對誤差小，精度較高。

稠油；泵上摻水；黏度；溫度；含水量；回歸方程

某稠油油田經(jīng)過10余年的高速開發(fā)，高品位易動(dòng)的石油儲(chǔ)量逐漸減少，目前的儲(chǔ)采比僅為4.95，作為產(chǎn)量接替的稠油油藏，其開采地位和作用顯得越來越重要。該區(qū)稠油主要分布在某稠油油田四區(qū)邊部、八區(qū)邊部、九區(qū)、紅柳油區(qū)、KD521塊、KD53塊和外圍部分單元，原油密度0.98～0.99 g/cm3，25℃時(shí)原油黏度3 504～8 640 mPa·s，黏溫曲線上拐點(diǎn)值一般為50～55℃。

現(xiàn)場實(shí)踐表明：將摻水點(diǎn)改在泵上，不僅簡單方便，成本低廉，還可以克服泵下?lián)剿に嚨谋锥薣1-2]。在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果；但是泵上摻水時(shí)，水溫應(yīng)不低于黏溫曲線拐點(diǎn)值，防止由于溫度太低，黏度突變（也可以對摻入水進(jìn)行加熱）。因此，研究原油黏度與溫度的規(guī)律性對于提高摻水降黏效率至關(guān)重要，以便確定摻水量，根據(jù)摻水量的大小和井口回壓來確定摻水壓力[3]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原油黏溫關(guān)系實(shí)驗(yàn)方法與設(shè)備

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：逆式毛細(xì)管黏度計(jì)、恒溫水浴、溫度計(jì)等。測試數(shù)據(jù)：溫度、原油通過上球運(yùn)動(dòng)時(shí)間和下球運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

計(jì)算方法為

式中μo為原油黏度（mPa·s）；ρo為原油密度（kg/m3）；T1為原油通過上球運(yùn)動(dòng)時(shí)間（s）；T2為原油通過下球運(yùn)動(dòng)時(shí)間（s）；C為上球常數(shù)；J為下球常數(shù)。

1.2 原油摻水降黏黏溫關(guān)系實(shí)驗(yàn)方法與設(shè)備

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：NXS—31型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)；測量范圍：20～800 000 mPa·s；測試數(shù)據(jù)：溫度、原油黏度。

儀器采用同軸圓筒上旋式結(jié)構(gòu)，由外筒和三個(gè)不同規(guī)格的內(nèi)筒(轉(zhuǎn)子)組成三個(gè)不同的傳感系統(tǒng)，當(dāng)內(nèi)筒以一定的角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子受到剪切作用而產(chǎn)生黏性扭矩，該扭矩與流體間的黏度的關(guān)系為

式中μl為流體黏度；M為內(nèi)筒所受的黏性扭矩；ωˉ為內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)的角速度；H為內(nèi)筒的等效長度；R1為外筒半徑；R2為內(nèi)筒半徑。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

按照上述的實(shí)驗(yàn)方法，測定了24口井不同溫度下對應(yīng)的原油黏度，并利用黏溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸出相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系方程。

以5—11井為例，其含水量、溫度、黏度數(shù)據(jù)如表1所示，通過回歸得到5—11井原油黏度與含水量、溫度之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系方程為

圖1為5—11井原油含水率在1%以下時(shí)的原油黏溫曲線。由圖1可知，隨著溫度的升高，原油黏度大幅下降，拐點(diǎn)溫度為55℃，即出液溫度應(yīng)該高于55℃，摻入液溫度應(yīng)控制在70℃以上。

圖2為不同溫度下5—11井原油黏度和含水量的關(guān)系曲線。從圖2可以看出，在同一溫度下，含水量越高，黏度越低；含水率大于65%，油水混合物黏度隨含水率顯著下降。

圖1 5—11井原油不同溫度下黏度與溫度的關(guān)系曲線

圖2 5—11井原油不同溫度下黏度與含水量的關(guān)系曲線

應(yīng)用方程（3）計(jì)算了該井105個(gè)溫度下的原油黏度。計(jì)算結(jié)果表明，相應(yīng)點(diǎn)的黏度數(shù)據(jù)相對誤差很小，其最大值為9.232%（此時(shí)原油溫度為90℃，含水33.7%），平均為2.9276%，與已知溫度和含水率數(shù)據(jù)對比，表明該方程計(jì)算原油黏度精度較高，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性。另取含水率大于70%，溫度高于70℃的原油進(jìn)行誤差分析，結(jié)果見表1。

表1 5—11井原油黏度計(jì)算值與實(shí)測值間的誤差

從表1可以看出，最大誤差絕對值為8.843%（此時(shí)溫度為90℃，含水為98%），誤差絕對值平均值為3.415 75%，由此可以推斷完全可用回歸的數(shù)學(xué)模型計(jì)算原油在不同含水量和不同溫度條件下的黏度。

共測定了某稠油油田24口井的原油黏度、溫度、含水率數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行回歸分析后，得到通用回歸方程，即方程（4），各井系數(shù)如表2所示。

表2 各井系數(shù)（部分）

應(yīng)用方程（4）計(jì)算某稠油油田相應(yīng)井在不同溫度和含水量下的黏度，其相對誤差小，精度較高，可用于推算一定條件下的稠油黏度，為稠油摻水參數(shù)的確定提供了可靠依據(jù)。

3 結(jié)論

根據(jù)國內(nèi)某油田24口稠油井的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制各井在不同溫度下原油黏度與含水量的關(guān)系曲線及不同含水量下的原油黏溫關(guān)系曲線。

（1）泵上摻水工藝技術(shù)與某稠油油田其他稠油工藝技術(shù)相比，具有不污染地層、不影響泵效、投入低、產(chǎn)出高、占井周期短、生產(chǎn)過程穩(wěn)定的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了井筒降黏、稠油井常規(guī)開采的目的。

（2）測定了5—11井的不同溫度下對應(yīng)的原油黏度，并利用黏溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸出相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系方程。計(jì)算結(jié)果表明，相應(yīng)點(diǎn)的黏度數(shù)據(jù)相對誤差很小，平均值為2.927 6%，與已知溫度和含水率數(shù)據(jù)對比，表明該方程計(jì)算原油黏度精度較高，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性。

（3）通過測定某稠油油田24口井的原油黏度、溫度、含水率數(shù)據(jù)及回歸分析，得到了通用回歸方程，用于計(jì)算某稠油油田相應(yīng)井的在不同溫度和含水量下的黏度，其結(jié)果相對誤差小，精度較高。

[1]周林碧，李海亮，石磊，等．油溶性降黏劑輔助蒸汽驅(qū)在稠油開采中的應(yīng)用研究[J]．石油化工應(yīng)用，2012（11）：21-23.

[2]王婉青，易晨曦，吳小川，等．稠油降黏技術(shù)概述[J]．四川化工，2013（2）：13-17.

[3]柳榮偉，陳俠玲，周寧．稠油降黏技術(shù)及降黏機(jī)理研究進(jìn)展[J]．精細(xì)石油化工進(jìn)展，2008（4）：20-25.

13864706030、chucj@sina.com

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.5.014

初杰：2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）油氣田開發(fā)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)和油藏?cái)?shù)值模擬綜合研究工作。